中国沿海地区海平面变化趋势及其影响的预见

中国沿海地区海平面变化趋势及其影响的预见

自2001年政府间气候变化专家委员会（IPCC）的第三次综合评估报告公布以来，对近期气候与海平面变化趋势有了基本一致的认识，那就是随二氧化碳溶度的增加，

全球气候增暖的速度将加速，海平面将加速上升。虽然有关气候突变的争议一直不断，但大多数科学家认为在未来20年内，气候突然变冷的先兆尚不清晰。以秦大河、丁一河和苏纪兰等为首的百余位科学家最近完成的气候变化国家评估报告——《中国气候

与环境演变评估报告》认为，21世纪中国的气候将继续明显变暖，预测到2050年我

国气温降上升2.3~3.3℃，2100年气温将上升3.9~6.0℃。

在全球变暖的大环境下，全球海平面近十年来在加速上升。最新的海洋卫星测高

数据研究成果表明：1993年以来，全球平均海平面的上升速率已经达到了32㎜／a中国近10年海平面上升速率远远高于全球平均水平。

中国东部沿海地区地势低洼，加速上升的海平面将对该地区构成威胁。东部地区

是中国人口最密集、经济最发达的地区，沿海11个省、市区，人口占全国40.50％，国民生产总值占全国的60.07％，工业总产值占全国64.26％，财政总收入占全国

56.60％，大城市有70％集中在沿海地区。海平面变化研究关系到东部沿海地区的生

态环境安全。

据此，本文在综合中国海平面变化研究的最新成果的基础上，探讨中国近海的海

平面变化特征，希望能对中国沿海地区城市的生态环境安全问题提供一些科学依据。

1 研究现状

近20年来中国的海平面研究取得了较大的进展，从“面向过去”的历史变化规

律分析，到“面向未来”的预测研究，从潮站数据到精确的卫星高度计数据，中国海

平面变化研究取得成果颇多，尤其是近十年来随着观测手段的更新，数据采集由点到面，海平面研究地域范围更广，数据精度更高。

1.1基于潮站数据成果

中国沿海验潮站最早建立于20世纪初，1964年国家海洋局成立以后，中国长期

海平面监测系统网才基本建成，20世纪90年代，通过几十年的资料积累，中国海平

面变化研究已涌现一大批研究成果。许多专家利用中国沿海潮站资料，对上世纪沿海

地区海平面变化速率进行了分析，发现：（1）20世纪50—90年代，从辽宁到广西，中国沿海海平面区域变化差异大，变化范围在-2.1~10㎜／之间，全国海平面平均上

升速率2.5㎜／a；（2）存在3个明显的海平面上升高值区（黄河三角洲、长江三角洲、珠江三角洲）；（3）发现中国东部沿海海平面周期变化显著（主要周期有0.5、1.0、1.5~2.7、2.8~5.4、8.8、11、18.61、22a）,它们基本上对应一些商用的理论天

文周期，如2a的大气振动周期、3~7a厄尔尼若周期、11a太阳黑子周期和22a双太

阳黑子周期，然而大多数潮站以0.5和周期振动为主，（4）中国沿海渤海与黄海交界的山东半岛地区，由于地面抬升，造成相对海平面以-0.13㎜／a的速度下降。

潮站数据能较好的反映中国沿海海平面的变化趋势，所得出结果与北太平洋沿岸

其他地区的变化趋势相关性较好。而且由于期间时间序列较长，能较好的避免短周期

因子的干扰。但由于个别经验潮站的人的零点变动和记录资料的沉降修正，使其验潮

站资料质量低，另外，在计算过程中，不同专家选择的验潮站数量和站年资料的差别，潮站估计时会有较大的差异

伴随着全球海平面观测系统（GLOSS）核心工作站（GCN）,也被称为（GLOSS2）的建设，以及精确的卫星定位系统（GPS）技术使用，我国潮站数据的质量和标准将

会得到进一步完善。

1.2基于卫星测高资料的成果

卫星高程监测法师近十年来海平面数据的主要获取方式，精确的海洋卫星高程监测法，始于1992年美国发射的TOPEX/POSIDON(T/P)卫星和2002年发射的JASON卫星。

从此卫星监测海平面技术成为研究海平面变化的一个重要手段和数据来源。T/P以10

天为周期沿一定轨道对地球表面进行监测，在充分考虑数据的等面积空间分布状态后，全球海平面高程可以通过取平均值的方法计算出来

卫星技术彻底解决了验潮站分布的地域局限，扩大了数据采集的区域，使数据获

取的时间序列更规范和连续，并且卫星数据精度高，时空连续性好，能够从时间和时

间上更加全面的对海平面变化进行整体探索。

近年来，通过国际合作，中国学者利用T/P卫星测高数据构建中国金海鸥及邻海

的海面地形，对平均海面地形的空间形态特征、年纪变化特征等进行了分析。发现：（1）中国海域海面东南高，西北低，高差超过90㎝；（2）1993-2001年间，黄、东

海海域海平面上升速率为5-8.6㎜／a,南海海域水文变化条件复杂，并受季风影响明显，使其海平面变化时空差异大；（3）沿海海面地形年内呈正弦波动，最高值出现在8-9月，最低值出现在2-3月，年较差最大值为20.75㎝，同时，通过卫星数据校验潮站资料对沉降速率等进行深入研究与探讨。

但是，由于卫星测高资料的时序短，无法排除长周期影响因素对海平面变化带来的干扰，而且最新资料一般都掌握在国外科研机构手中，资料的获取和使用还存在一定

难度。

1.3未来海平面变化的预估

近年来，不少专家对中国沿海海平面变化趋势进行了预估研究。其方式主要有气候预估、公式拟合和理论海平面上升值叠加区域地面沉降速率进行的未来海平面变化预估。

由于海平面变化与气温密切相关，所以可以依据气温的升高趋势，用模型来预测、海平面上升趋势。20世纪80年代后期，耦合的全球海洋／大气／海冰／陆地表气候

模式正式形成，其研究成果开始出现在1990年IPCC的评估报告中。在2001年IPCC 第3次综合报告，综合了国际上8研究单位的模型预估结果，指出“2005、2050和2100年全球平均气温将升高0.4-1.1、0.8-2.6、1.4-4.2℃，全球海平面将分别上升

3~14、5~32、9~88㎝“。全球气温上升速度和幅度都要高于全球平均水平，根据中国科学家建立和发展的全球气候模式与中国区域气候模式的预估结果，21世纪中国气候将继续明显变暖，到2020年中国的气温平均上升1.3~2.1℃,到2030年中国气候将可能升温1.5~2.8℃，2050年将升温2.3~3.3℃，到2100年升温将达到3.9~6.0℃。当气温上升3.0℃时，黄河三角洲、长江三角洲和珠江三角洲海平面在2100年将可能依次上升188.7、165.6和105.7cm.

许多专家以IPCC评估报告的预估值为基础，充分考虑研究区域的地面沉降速率，对河口三角洲地区的相对海平面上升进行预估，指出到2050年上海市最佳预估值在

50cm左右，长江三角洲北部沿海约45cm，苏北滨海平原和杭州湾北岸在25~30cm。还有学者讨论多种影响因素对海平面变化的作用，还提出某一地区沿海海平面高度应

等于温室效应引起的全球海平面上升的高度、全新世地壳垂直形变引起的全球海面变化、区域性地面沉降引起的相对海平面上升值和区域性海平面趋势性变化的综合累加。认为中国沿海海平面平均上升值：2030年为6~25cm,2050年为13~50cm.

同时，也有学者采用正交多项式拟合中国近海过去50年海平面变化速度曲线，认为从1950-1999年中国近海海平面上升了6.5cm。

由于不同专家的模型和分析方法的不同，所得的预估结果也有很大差异，但是有

一点是毋庸置疑的，那就是未来海平面加速上升将给中国沿海地区带来异常严峻的生

存挑战，尤其是沿海河口三角洲等人口与城市密集的地区。

2中国海域海平面变化

中国的海平面变化属于全球海平面变化的一部分，由于中国独特的地理环境，中国的海平面变化又具有独特的区域特征。

2.1地面沉降